[发明专利]利用粉煤灰生产九水偏硅酸钠的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种粉煤灰的资源化利用，尤其涉及一种利用粉煤灰生产九水偏硅酸钠的方法。

背景技术

九水偏硅酸钠为白色结晶状粉末，相对密度0.7～0.9，熔点40～48℃。易溶于水及稀碱溶液，不溶于醇和酸，水溶液呈碱性，露置于空气中易吸湿潮解。九水偏硅酸钠主要用作于洗衣粉、金属清洗剂、餐具洗涤中的高效助剂，也应用于棉纱蒸煮、旧纸张去油墨、印刷去污、植物油回收，并可用作过氧化物漂白的稳定剂。此外，九水偏硅酸钠在洗涤剂、陶瓷、电镀、纺织、印染、造纸、水泥、混凝土、耐火材料、油脂和皮革加工等工业领域有着大量的应用。

传统的偏硅酸钠的合成方法有喷雾干燥法、熔固结次造粒法和溶液结晶法。其中，溶液结晶法工艺具有设备投资少、生产成本低、质量稳定的特点。九水偏硅酸钠溶液结晶法的传统工序如下：将普通泡花碱与烧碱在高温、高压力下溶解，通过水热反应，使泡花碱与烧碱充分反应，经过结晶、分离，湿滤饼干燥得到低分子晶体产品，分离的母液经处理可返回工艺流程进行循环使用。九水偏硅酸钠的生产一般包括：反应→结晶→过滤三个过程，其中结晶为工艺中的主要环节。传统的结晶工艺方法有两类：一种是将溶液蒸发到过饱和而结晶，另一种是使溶液冷却达到过饱和而结晶。

粉煤灰是火力电厂的主要废弃物，其排放量逐年增大，因其侵占大量土地、影响储灰场周围的空气质量和农业生产，从而严重危害环境。现阶段利用粉煤灰生产白炭黑，氧化铝已逐渐走向工业化道路，而利用粉煤灰生产九水偏硅酸钠等工艺技术还处在工业的摸索阶段。

目前国内常规方法生产九水偏硅酸钠存在以下两个技术问题：

1、国内外生产九水偏硅酸钠的厂家大多以泡花碱和烧碱为原料，而泡花碱基本由石英砂等矿石与纯碱(或土碱)在熔化窑炉中共熔，冷却粉碎制得。因而原料的选择不仅具有局限性而且消耗大量不可再生的矿产资源，严重破坏了生态平衡。

2、少数研究资料公开了以粉煤灰和氢氧化钠为原料生产九水偏硅酸钠或者五水偏硅酸钠，但因制备硅酸钠的原料-脱硅液要么模数太低(一般不超过0.5)，要么脱硅液SiO₂浓度太低，由这种脱硅液制备合格的硅酸钠产品生产工艺复杂，能耗碱耗高，难以产业化推广。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用粉煤灰生产九水偏硅酸钠的方法，实现了原料来源广泛、成本低廉、产品质量佳、生产效率提高、易于产业化推广。

利用粉煤灰生产九水偏硅酸钠的方法，包括如下步骤：

1)、将粉煤灰加入到氢氧化钠溶液中脱硅，脱硅后进行固液分离，得到液相的一次脱硅液；

2)、取粉煤灰加入到所述一次脱硅液中进行二次脱硅，脱硅后进行固液分离，得到液相的二次脱硅液；

3)、将所述二次脱硅液进行蒸发增浓，当二次脱硅液中SiO₂含量为120～150g/L时，停止蒸发增浓并开始降温，当温度为35～45℃时，向所述二次脱硅液中加入九水偏硅酸钠作为晶种，缓慢的搅拌均匀，促进析出晶体；

4)、将析出晶体的二次脱硅液固液分离，将固液分离得到的固相干燥，得到产品九水偏硅酸钠。

进一步地，所述粉煤灰为电厂固体废弃物粉煤灰，其中SiO₂的重量百分含量为30～50％。

进一步地，步骤1)中所述氢氧化钠溶液中氢氧化钠的质量浓度为12％～18％；氢氧化钠与粉煤灰干基的质量比为0.4～0.6∶1；脱硅温度为110～130℃，脱硅时间为1～2h。

进一步地，步骤2)中所述一次脱硅液与粉煤灰干基的质量比为3±0.5∶1；二次脱硅温度为115～135℃，二次脱硅时间为1～2h。

采用二次脱硅而不采用加大粉煤灰计量的主要原因是：在产业化推广时加入大量粉煤灰，将会造成如下困难：1)脱硅浆液固比降低，固体含量增大，导致溶液粘稠度加大，使浆液的物质扩散系数降低，给粉煤灰与碱液的物质交换带来困难，从而导致脱硅效果降低。同时在进行固液分离时，稍微遇到温度的波动，就容易发生硅酸钠的大量水解，导致脱出来的硅又水解成偏硅酸，重新回到粉煤灰中去，同样降低脱硅效果。2)高固含的浆液无论在料浆输送、过滤以及碱液回收方面都带来较大困难。采用二次脱硅，可保证每次脱硅浆液的液固比保持在3左右的较高水平，尽管在第二次脱硅效果有稍微降低，但比高固含的一次脱硅效果要好得多。因此采用二次脱硅可避免出现上述两种情况，适合于产业化推广。